JP3299413B2 - 冷媒循環式空調システム - Google Patents

冷媒循環式空調システム

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JP3299413B2 JP17860195A JP17860195A JP3299413B2 JP 3299413 B2 JP3299413 B2 JP 3299413B2 JP 17860195 A JP17860195 A JP 17860195A JP 17860195 A JP17860195 A JP 17860195A JP 3299413 B2 JP3299413 B2 JP 3299413B2
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昇 小林
誠一郎 藤巻
光治 松原
清春 曽根
望 楠本
康敏 吉田
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Takenaka Corp
Osaka Gas Co Ltd
Tokyo Gas Co Ltd
Yazaki Corp
Toho Gas Co Ltd
Sinko Industries Ltd
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Takenaka Corp
Osaka Gas Co Ltd
Tokyo Gas Co Ltd
Yazaki Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒の搬送管を共
用して冷暖房を行う冷媒循環式空調システムにおいて、
冷暖房運転中に冷媒の循環が停止することを解消するこ
とができる冷媒循環式空調システムに関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、図3の如く、建物の上部位置
に室外機の熱交換器を設置し、同熱交換器と建物内の各
部屋に設置のファンコイルユニットとの間を冷媒の搬送
管で連結して冷媒が循環する閉回路を構成し、冷房時に
は室外機の熱交換器内の冷媒液を複数のファンコイルユ
ニットに重力の作用と気化した冷媒ガスの圧力により自
然循環させることにより各部屋を冷房し、暖房時には室
外機の熱交換器で気化した冷媒ガスを、そのガスの圧力
と液化した冷媒液を室外機の熱交換器に戻すための建物
の下部位置に設けたポンプによりファンコイルユニット
に循環させることによって各部屋を暖房するようにした
冷媒循環式空調システムがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の従来
システムにおいて、各部屋の熱負荷の違いによって各部
屋のファンコイルユニットへの冷媒の供給量を変えるた
め、各部屋のファンコイルユニットの熱交換器の冷媒の
入口側と出口側にそれぞれ温度センサーを設けて入口側
と出口側の温度差を監視することによって冷媒の供給量
を調節することを、本発明者が先に考えた。具体的には
ファンコイルユニットの熱交換器への冷媒の供給を制御
する弁として比例制御可能な電子膨張弁を使用し、前記
温度差によってその弁体の開度を調節して熱交換器への
冷媒の供給量を調節して各部屋の温度調節する。つま
り、前記温度差が大きいときにはその部屋の熱負荷が大
きいと判断してその部屋のファンコイルユニットの熱交
換器への冷媒の供給量を多くするように膨張弁の開度を
大きくし、逆に、温度差が小さいときにはその部屋の熱
負荷が小さいと判断してその部屋のファンコイルユニッ
トの熱交換器への冷媒の供給量を少なくするように膨張
弁の開度を小さくするようにして温度調節する。
【0004】上述のシステムの場合、熱負荷が大きく、
入口側と出口側の温度差が大きいときには膨張弁の開度
は大きくなっているので、冷媒に対する抵抗が少なく冷
媒は熱交換器内を円滑に流れ、冷媒の循環が停止するよ
うな事態は起こらないが、熱負荷が小さくなって膨張弁
の開度が小さくなっているときには後述する不都合が生
じる。
【0005】暖房運転時、膨張弁の開度が小さくなって
いるとき、温度差があまり大きくなっていないのに熱交
換器内に冷媒液が溜まる場合があり、冷媒ガスの圧力不
足等の原因で、そのファンコイルユニットへの冷媒の循
環が停止し、長時間に亘って暖房運転が停止するという
不都合が生じる場合がある。
【0006】冷房運転時、膨張弁の開度が小さくなって
いるとき、熱源の変動等の原因で冷媒の圧力低下が生じ
ると、冷媒の沸点低下によって冷媒液が供給管側で気化
して気泡が生じる所謂フラッシング現象が生じて一時的
に冷媒の流れが停止し、この一時的な停止によってファ
ンコイルユニットの冷媒液の入口温度が上昇し、これに
よって冷媒の入口側と出口側の温度差は更に小さくなっ
て膨張弁の開度を更に小さくしてしまうので、冷媒液が
該当するファンコイルユニットへ流れなくなる所謂冷媒
循環停止現象が発生するという不都合が生じる場合があ
る。
【0007】
【発明の目的】本発明は、上記問題点を解決するため
に、ファンコイルユニットの熱交換器への冷媒の入口側
と出口側の温度差にかかわらず冷媒液側の温度が、暖房
運転時には或る設定温度以下になったとき、冷房運転時
には或る設定温度以上になったときに膨張弁の弁体を強
制的に全開放させて冷媒の循環停止を防止できるように
した冷媒循環式空調システムを提供することを目的とす
るものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係る冷媒循環式
空調システムは、建物の上部位置に室外機の熱交換器を
設置し、同熱交換器と建物内の各部屋に設置のファンコ
イルユニットとの間を冷媒の搬送管で連結して冷媒が循
環する閉回路を構成し、冷房時には室外機の熱交換器内
の冷媒液を複数のファンコイルユニットに重力の作用と
気化した冷媒ガスの圧力により自然循環させることによ
り各部屋を冷房し、暖房時には室外機の熱交換器で気化
した冷媒ガスを、そのガスの圧力と液化した冷媒液を室
外機の熱交換器に戻すための建物の下部位置に設けたポ
ンプによりファンコイルユニットに循環させることによ
って各部屋を暖房するようにした冷媒循環式空調システ
ムにおいて、上記の各ファンコイルユニットの熱交換器
の冷媒液側の温度を常時測定する温度センサーと、上記
の各熱交換器への冷媒の供給を制御する膨張弁と、上記
の各温度センサーの電気信号に基づいて上記の各膨張弁
の開度を調節するコントローラーとを設け、前記の冷房
時には、上記の温度センサーによって測定された温度が
設定温度以上となったときに上記コントローラーが上記
の膨張弁の弁体を全開放し、前記の暖房時には、上記の
温度センサーによって測定された温度が別の設定温度以
下となったときに上記コントローラーが上記の膨張弁の
弁体を全開放するように構成した、ことを特徴とするも
のである。
【0009】
【発明の作用】ファンコイルユニットの熱交換器の冷媒
液側の温度を常時測定する。そして、冷房運転時には、
上記の測定温度が設定温度以上であるときに、上記ファ
ンコイルユニットの熱交換器への冷媒の供給を制御する
膨張弁を全開放し、これにより、冷媒の流れを円滑にし
て冷媒の循環停止を解消する。また、暖房運転時にも、
上記の測定温度が別の設定温度以下であるときに、上記
の膨張弁を全開放し、これにより、冷媒の流れを円滑に
して冷媒の循環停止を解消する。
【0010】
【実施例】本発明システムの実施例を図面について具体
的に説明する。図1は、本発明システムの概略構成図
で、1は、建物の屋上にある機械室内に設置された室外
機たる吸収式冷凍機、蒸発器等の熱交換器で、冷房時に
は冷水等により、暖房時には温水等によって内部の熱交
換コイルを通過する冷媒が冷却または加熱される。2
は、各部屋に設置されたファンコイルユニット、21
は、各部屋のファンコイルユニット2の運転停止時自動
的に閉鎖して上記ファンコイルユニット2の熱交換器
(図示せず)への冷媒の供給を遮断する比例制御が可能
な電子膨張弁、3は、暖房時には熱交換器1で加熱され
て気化した冷媒ガスを各ファンコイルユニット2に供給
し、冷房時には各ファンコイルユニット2の熱交換器を
通過して気化した冷媒ガスを室外機の熱交換器1に戻す
ための冷媒ガス搬送管、4は、暖房時にはファンコイル
ユニット2の熱交換器を通過して液化した冷媒液を熱交
換器1に戻し、冷房時には熱交換器1で冷却されて液化
した冷媒を熱交換器1から各部屋のファンコイルユニッ
ト2の熱交換器に供給する冷媒液搬送管、5は、暖房時
各部屋のファンコイルユニット2の熱交換器を通過して
液化した冷媒液を熱交換器1に戻すためのポンプ、6
は、冷房時と暖房時に交互に開閉して冷媒の流れを制御
するバルブである。7は、ファンコイルユニット2の熱
交換器の冷媒ガス側の温度を常時測定する温度センサ
ー、8は、同熱交換器の冷媒液側の温度を常時測定し、
冷房時は測定された温度が設定された温度以上となった
とき電気信号を発し、暖房時は測定された温度が設定さ
れた温度以下となったとき電気信号を発する監視用の温
度センサーである。9はコントローラーであって、その
コントローラー9は、冷、暖房運転の切替え毎に機能が
切替えられ、暖房の開始時には温度センサー7からの信
号が入力されたときに前記膨張弁21に弁体が全開放す
るように電流を通じる。また、そのコントローラー9
は、冷房時には温度センサー8からの信号が入力された
ときに前記膨張弁21に弁体が全開放するように電流を
通じ、暖房時には同上の温度センサー8からの信号が入
力されたときに同上の膨張弁21に弁体が全開放するよ
うに電流を通じる。図中、10は、暖房時にポンプ5に
より受液器51に溜まった冷媒液を熱交換器1に戻すた
めの冷媒液戻し管である。 尚、温度センサー7、8及
びコントローラー9は、別途に設けてもよいが、従来シ
ステムで使用されている冷媒の供給量調節用の温度セン
サー及びコントローラーに上記機能を持たすように回路
設定してもよいものである。
【0011】暖房運転時、各部屋の熱負荷が大きいとき
にはファンコイルユニット2の熱交換器の冷媒の入口側
と出口側の温度差が大きく、膨張弁21の開度が略最大
開度の状態になっているため、冷媒は熱交換器内を抵抗
なく流れ、熱交換器内に冷媒液が滞留することはない
が、熱負荷が小さくなったとき、この熱負荷に対応する
ように膨張弁21の開度を小さくするため、熱交換器内
を流れる冷媒に対する抵抗が大きくなる。供給される冷
媒ガスの圧力が充分高い場合はこのガス圧により冷媒は
停止することなく流れて循環するが、熱源の変動や冷媒
ガス搬送管を共通とする他の部屋のファンコイルユニッ
ト2での冷媒の流れ等の影響で前記ガス圧が低下し、冷
媒の流れが一時的に停止する場合がある。この場合、熱
交換器の冷媒の入口側と出口側の温度差は極めて小さ
い。温度差が小さいときには従来のコントローラーでは
その部屋の熱負荷が小さいと判断して膨張弁21に弁体
の開度を更に小さくするように指令するため、冷媒の流
れは停止した儘となるが、温度センサー8で冷媒液側の
温度を常時監視しており、設定温度例えば25℃以下の
温度を感知すると、熱交換器が冷えているつまり熱交換
器内に冷媒液が相当量滞留していることの証拠であると
して電気信号を出力するので、この信号の入力によりコ
ントローラー9が作動して膨張弁21に弁体が全開放す
るように一定時間通電する。これによって熱交換器内に
滞留していた冷媒液はポンプ5の受液器51に戻され、
更にポンプ5によって熱交換器1に戻され、熱交換器内
に冷媒ガスが流れるようになって通常の暖房運転が可能
となる。
【0012】冷房運転時、各部屋の熱負荷が大きいとき
にはファンコイルユニット2の熱交換器の冷媒の入口側
と出口側の温度差が大きく、膨張弁21の開度が略最大
開度の状態になっているため、冷媒は熱交換器内を抵抗
なく流れ、熱交換器内に冷媒液が滞留することはない
が、熱負荷が小さくなったとき、この熱負荷に対応する
ように膨張弁21の開度を小さくするため、熱交換器内
を流れる冷媒に対する抵抗が大きくなる。供給される冷
媒液の圧力が充分高い場合はこの液圧により冷媒は停止
することなく流れて循環するが、熱源の変動や冷媒液搬
送管を共通とする他の部屋のファンコイルユニット2で
の冷媒の流れ等の影響で前記液圧が低下してフラッシン
グ現象等が生じて冷媒の流れが一時的に停止する場合が
ある。この場合、熱交換器の冷媒の入口側と出口側の温
度差は小さい。温度差が小さいときには従来のコントロ
ーラーではその部屋の熱負荷が小さいと判断して膨張弁
21に弁体の開度を更に小さくするように指令するた
め、冷媒の流れは停止した儘となるが、温度センサー8
で冷媒液側の温度を常時監視しており、設定温度例えば
18℃以上の温度を感知すると、熱交換器で熱交換が行
われていない状態つまり冷媒の流れが停止している証拠
であるとして電気信号を出力するので、この信号の入力
によりコントローラー9が作動して膨張弁21に弁体が
全開放するように一定時間通電する。これによって熱交
換器内に冷媒液が流れるようになって通常の冷房運転が
可能となる。
【0013】尚、暖房運転の場合は、温度センサー8の
設定温度は、ファンコイルユニット2の熱交換器内に冷
媒液が相当溜まっているであろうと推測される温度に、
冷房運転の場合は、温度センサー8の設定温度は、熱交
換器で熱交換が行われていないと推測される温度にそれ
ぞれ設定するもので、暖房運転の場合は設定温度を25
℃に、冷房運転の場合は18℃にするのが好ましい。
【0014】
【発明の効果】本発明は次の効果を奏する。 冷媒を自然
循環させて冷房運転する時には、ファンコイルユニット
の熱交換器の冷媒液側の温度を常時測定してその測定温
度が設定温度以上のときに膨張弁を全開放するように構
成したので、冷媒液の圧力低下に起因するフラッシング
現象等によって冷媒液の流れが一時的に停止した場合で
も、上記の膨張弁の全開放によって上記の冷媒液を上記
の熱交換器へ円滑に供給できる。これにより、上記の冷
媒の循環停止による弊害を解消して冷房運転を継続でき
る。 また、暖房運転時にも、ファンコイルユニットの熱
交換器の冷媒液側の温度を常時測定してその測定温度が
別の設定温度以下のときに膨張弁を全開放するように構
成したので、何らかの原因で冷媒液の流れが一時的に停
止して上記の熱交換器に冷媒液が滞留した場合でも、上
記の膨張弁の全開放によって上記の滞留した冷媒液を円
滑に循環できる。これにより、上記の冷媒の循環停止に
よる弊害を解消して暖房運転を継続できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明システムの概略説明図である。
【図2】各ファンコイルユニットとコントローラーの概
略図である。
【図3】従来システムの概略説明図である。
【符号の説明】
1 熱交換器 2 ファンコイルユニット 21 膨張弁 3 冷媒ガス搬送管 4 冷媒液搬送管 5 ポンプ 51 受液器 6 バルブ 7 温度センサー 8 温度センサー 9 コントローラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 000003621 株式会社竹中工務店 大阪府大阪市中央区本町4丁目1番13号 (73)特許権者 390003333 新晃工業株式会社 大阪府大阪市北区南森町1丁目4番5号 (72)発明者 小林 昇 大阪市中央区平野町4丁目1番2号大阪 瓦斯株式会社内 (72)発明者 藤巻 誠一郎 東京都港区海岸1丁目5番20号東京瓦斯 株式会社内 (72)発明者 松原 光治 愛知県東海市新宝町507−2 東邦瓦斯 株式会社総合技術研究所内 (72)発明者 曽根 清春 東京都港区三田1丁目4番28号矢崎総業 株式会社内 (72)発明者 楠本 望 大阪市中央区本町4丁目1番13号株式会 社竹中工務店内 (72)発明者 吉田 康敏 大阪市北区南森町1丁目4番5号新晃工 業株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−95342(JP,A) 特開 平7−167461(JP,A) 特開 平5−45017(JP,A) 特開 昭63−233260(JP,A) 特開 平2−97848(JP,A) 特開 平4−309755(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F24F 11/02 102

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 建物の上部位置に室外機の熱交換器を設
    置し、同熱交換器と建物内の各部屋に設置のファンコイ
    ルユニットとの間を冷媒の搬送管で連結して冷媒が循環
    する閉回路を構成し、冷房時には室外機の熱交換器内の
    冷媒液を複数のファンコイルユニットに重力の作用と気
    化した冷媒ガスの圧力により自然循環させることにより
    各部屋を冷房し、暖房時には室外機の熱交換器で気化し
    た冷媒ガスを、そのガスの圧力と液化した冷媒液を室外
    機の熱交換器に戻すための建物の下部位置に設けたポン
    プによりファンコイルユニットに循環させることによっ
    て各部屋を暖房するようにした冷媒循環式空調システム
    において、上記の各ファンコイルユニットの熱交換器の冷媒液側の
    温度を常時測定する温度センサーと、上記の各熱交換器
    への冷媒の供給を制御する膨張弁と、上記の各温度セン
    サーの電気信号に基づいて上記の各膨張弁の開度を調節
    するコントローラーとを設け、 前記の冷房時には、上記の温度センサーによって測定さ
    れた温度が設定温度以上となったときに上記コントロー
    ラーが上記の膨張弁の弁体を全開放し、 前記の暖房時には、上記の温度センサーによって測定さ
    れた温度が別の設定温度以下となったときに上記コント
    ローラーが上記の膨張弁の弁体を全開放するように構成
    した、 ことを特徴とする冷媒循環式空調システム。
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